飞机播撒催化剂扩散问题的数值解法

本文利用有限差分法对飞机播撒催化剂的扩散问题进行了求解。在题解中考虑了催化剂质点的下落速度随高度的变化,并将该法与解析解法计算的结果进行了对比分析,找出了它们之间的异同。     

集合平均方法减小混沌系统计算误差的效果研究

研究了Lorenz非线性系统中使用的集合平均方法来减小计算误差的效果,通过检查5组数值试验(每组20个样本)的结果发现:集合平均对计算误差的减小和消除不如高精度算法有效,这主要体现在以下几方面:1)普通的算法和双精度的计算环境中,若截断误差是主导误差(当初值误差很小时),各集合的平均结果并不收敛于真值,而是收敛于含截断误差的数值解;2)若初值误差为主导时,系统受到初值误差增长规律的影响,数值解收敛于由初值误差主导的误差解;3)这两种误差量级接近的时候,两种误差都无法消除掉。对解的统计特征进行研究表明,可信的数值解与含计算误差的数值解有许多相似的地方,但是与集合平均的数值解有很大不同,同样说明了集合平均不适用于减小计算误差这样的问题。此外,试验结果表明即使数值解的概率分布形式基本正确,也不能保证数值解是正确的。     

Some Possible Solutions of Nonlinear Internal Inertial Gravity Wave Equations in the Atmosphere

Ｓｏｍｅ　Ｐｏｓｓｉｂｌｅ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｉｎｅｒｔｉａｌ　Ｇｒａｖｉｔｙ　Ｗａｖｅ　Ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｅＬｉＧｕｏｐｉｎｇａｎｄＬｕＪｉｎｇｈｕａ（ＣｈｅｎｇｄｕＩ...     

基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法

针对实际环境中因麦克风阵列失配误差导致宽带波束形成器性能下降的问题,提出基于线性约束最小方差对角加载的稳健频率不变波束形成算法.该算法首先在线性约束最小方差准则的基础上,结合空间响应偏差函数,并对波束形成器权矢量的二范数施加不等式约束,再通过拉格朗日乘子法和凸优化工具箱CVX(ConVeX)分别在不等约束条件下求得权矢量的解析解和全局最佳解,以有效解决麦克风的增益、相位和位置等的不确定性造成的失配误差问题,提高频率不变波束器的稳健性.仿真结果表明:采用拉格朗日乘子法求解该算法的最优权矢量所得到的波束形成器对失配误差最不敏感,性能最稳健.     

均匀基流中非线性行波解的稳定性及其存在条件

本文利用地转动量近似＾「１」并结合行波解的方法,研究了均匀基本气流中的层结大气非线性波动,首先由绝热无磨擦的闭合方程组导得关于垂直Ｐ速度的单一变量的非线性方程,然后讨论了非线性方程解的稳定性,并求得近似的非线性方程的椭圆余弦波和孤立波解及其存在条件。     

水汽方程弱解的适定性研究及其在数值求解中的应用

利用Hilbert空间的Lions定理，对于在第一类边值问题，证明了水汽方程弱解的存在性和唯一性，并且利用弱解，指出了设计有限元方法的思路。     

一类双曲-抛物型方程的广义解

讨论了一类奇摄动双曲-抛物型方程广义初边值问题,在适当的条件下,用Galerkin方法研究了广义解的存在性、唯一性,同时得到了解的渐近估计式。     

An unsaturated soil water flow problem and its numerical simulation

1.IntroductionUnsaturatedsoilwaterflowisaflowwherewaterisnotfullofsoilhole,whichisanimportantformofflowinporousmedia.Predictionofanunsaturatedflowisprovidedwithsignificanceinmanybranchesofscienceandengineering.Theseincludeatmosphericscience,soilscien...     

Optimization of Upstream Profiles in Modelled Flow Over Complex Terrain

This paper describes an adjoint method for data assimilation intoupstream boundary conditions of numerical modelsusing optimal control theory. Mathematical formalisms are given along with the numerical implementation of the schemein a column model of the atmospheric boundary layer. The optimized mean and turbulence profiles are used as an upstream solutionin a model of turbulent flow in complex terrain. To contrast thiswith other methods, two solutions for flow over an isolatedhill are calculated, one with an optimized upstream solution andone with a simple surface-layer formulation for the upstream solution.These two solutions are compared to observations and analytical theory. The adjoint optimization method is shown to producesolutions of flow in complex terrain that are substantively differentat the two solutions, with the optimized solution giving more accurate results.     

退缩抛物系统正解的局部存在与爆破

运用上下解的方法及特征值理论研究一类退缩抛物系统，证得当初值满足一定条件时，系统的解在有限时刻爆破，并且给出爆破时间的一个上限。     

一个大气定常波的非线性初始方程谱模式

本文提出了一个可以用于大气定常波数值模拟的非线性初始方程三维谱模式,模式的动力学框架与文献[1]中的线性模式是相互对应的。利用线性模式的定常解作为初值,通过Newton-Raphson迭代法求出了收敛的非线性定常解。文中给出了这一模式大气对于北半球大尺度地形和1979年1月平均非绝热加热场的响应作为计算实例,并与对应的线性响应以及观测事实进行了对比,证明在考虑了大气中波动之间的非线性相互作用之后数值模拟的结果确实比线性模式有显著的改进,尤其是对于低纬环流系统更是如此。这表明了非线性作用对于热带环流系统的极端重要性。      

The Stability and Existence Condition of Nonlinear Travelling Wave Solution in Basic Uniform Flow

Summary  Nonlinear waves in a stratified atmosphere with basic uniform flow are studied by adopting geostrophic momentum approximation (cf. Hoskins, 1975) and the method of travelling wave solution. A nonlinear equation containing a unique variable of vertical p velocity is derived from a complete system of equations considering frictionless and adiabatic fluid. The stability of the solution for the nonlinear equation is discussed then. Furthermore, the approximate cnoidal wave solution, solitary wave solution and their existence condition are obtained. Received July 8, 1998 Revised December 1, 1998     

地形对边界层影响的有限元数值模式

本文在定常和中性层结条件下应用有限元法初步建立了一个能够处理二线复杂地形上边界层问题的数值模式。模式使八节点抛物型等参元,有限元方程组用“波前法”求解。应用模式计算了几种典型地形上的近地层流动。模拟出了风速、气压、湍流动量通量以及湍流交换系数等气象要素的主要分布特征,并将计算结果与有关的观测事实做了比较。     

地-气耦合动力系统的研究

研究了一类地-气耦合系统的非线性模型,目的是创建一个地-气振子模型的非线性方程的渐近求解方法,利用变分迭代方法,构造了对应问题解的近似展开式。即首先引入一组泛函和计算出它们的变分,并算出Lagrange乘子,其次,决定变分迭代,最后得到原地-气振子模型非线性问题解的一致收敛的近似展开式。     

水汽方程古典解的适定性研究

对于球坐标系下的水汽方程,当考虑水汽的凝结或凝华过程时,利用水汽方程的特点得到了关于水汽方程的弱极值原理的较强形式。利用该弱极大值原理,证明了对于第一类、第二类和第三类边值问题,水汽方程解的唯一性和稳定性。利用Schauder方法,证明了对于第一类、第二类和第三类边值问题,C2空间连续的水汽方程解的存在性。此外,还严格证明了水汽方程古典解的非负性。       

Effect of nonlinear dynamic process on formation and breakdown of blocking

With the L-P approximate method (variation of parameter method), a barotropic channel model in β-plane is used to study the effect of nonlinear interaction between two waves with different scales on the formation of blocking. The approximate analytical solution, which can describe the process of the blocking formation, maintenance and breakdown, has been obtained by using the method of approximate expansion. The importance of nonlinear interaction between two waves with different scales is stressed in the solution. The result suggests that the nonlinear interaction is the main dynamic process of the blocking formation. Some required conditions of blocking formation are also discussed.     

Analytic solutions of the equations governing the temperature fluctuation method

With the temperature fluctuation method, the sensible heat flux and friction velocity can be evaluated from standard deviation of the temperature and horizontal wind speed at one level. In principle, for unstable conditions the governing equations have to be solved by iteration. In this note, an approximate analytic solution is presented. Also, the solution for stable situations is discussed.     

Retrieval of Air Flow Velocity Using Doppler Weather Radars

The potential of Doppler weather radars in estimating the speed and direction of airflows within the area of coverage is investigated. It is demonstrated that the usage of one radar does notre-trieve the field of these parame ters but makes possible the solution of partial problems. Different ways of solution are considered. The method based on multiposition radiolocation is proposed as the most promising one.     

海气耦合气候模式的依时解

运用量子力学方法，精确地求出了海气耦合随机-动力模式的依时解。对依时解的分析表明:当气候系统处于基态时，系统的行为呈布朗运动形式，由此从理论上证明了Hassel-mann关于随机气候模式建立的立足点。当系统处于第一激发态时，系统运动呈随时间衰减的形式；在一定条件下则为周期振荡，主周期长度为2.3年。最后将结果用来讨论二氧化碳浓度倍增时的气候影响。     

二阶Adams-Bashforth格式的垂直敏感性分析

蛙跳(leapfrog)时间差分格式采用Asselin-Robert时间滤波方案去除计算解能够降低原始方程组的时间差分格式的计算精度,采用二阶Adams-Bashforth格式构造的欧拉前差方案可弥补蛙跳格式的不足,即:在不存在计算解的条件下去除滤波的影响,更大程度的保持方程组的计算准确性。本文基于NCAR CAM3.0(Community Atmosphere Model 3.0)完善的软件平台,将原模式的三时间层蛙跳时间差分方案修改为两时间层二阶Adams-Bashforth时间差分格式,对与重力波有关项使用中央差隐式处理,以此构建半隐式大气环流谱模式。利用动力检验的方法探讨模式对垂直分辨率的敏感性,从而寻找模式在较小计算代价下提高计算效果的可能。通过斜压波实验发现,提高垂直分辨率使模式具有更强的斜压波模拟能力,其模拟效果甚至已经与提高水平分辨率的效果相当,可以作为一种弥补模式运算效率不足的可行方案。